Stratum corneum (SC) is important to maintain the skin surface humidity and barrier function. Recent progress in confocal Raman spectrometer has enabled us to noninvasively assess the concentration of water, natural moisturizing factor (NMF) and lipids of the SC in vivo. Topical steroid has been widely used for a variety of skin inflammatory diseases including atopic dermatitis, but the effect on the SC compositions has not been elucidated yet. We sought to evaluate the effect of topical steroid on the profiles of SC of mouse and human skin. We evaluated the SC components of the skin of healthy donors, atopic dermatitis (AD) patients, C 57 BL/ 6 mice, and filaggrin knockout mice in the presence or absence of topical steroid treatments using a confocal Raman spectrometer. The depth-dependent profiles of SC were calculated from the respective spectra. Ceramide, pyrrolidone carboxylic acid, urea, and lactic acid, of AD patients were significantly decreased compared to healthy donors. In addition, long-term topical steroid treatment decreased the profiles of SC components in human Consistently, SC components were lower in Filaggrin knockout mice when compared to C 57 BL/ 6 mice, and even after by topical steroid treatment. In addition, the recovery of SC components after degreasing treatment was markedly delayed in the steroid application group. We have demonstrated that topical steroid treatment decreased the components of SC of the skin in mice and humans. Although topical steroids are beneficial for controlling skin inflammation, we need to consider the risk of barrier disruption.
Effect of topical steroid on the stratum corneum compositions by using confocal Raman microscopy
Hideaki Tanizaki
Department of Dermatology, Osaka Medical College
1. 緒 言
表皮は、厚さが 0.2 mm 程度の人体の最外層に位置す る膜であり、角化プロセスによって細胞分裂と分化を 日々繰り返している。その中でも角質層は外界と体内と の境界部に位置して、皮脂膜と天然保湿因子：Natural Moisturizing Factor（NMF）、細胞間脂質をバランスよく 保持することによって、「バリア機能」と「水分保持機能」と いう皮膚の機能における中心的な役割を担っている。フィ ラグリン蛋白は角層NMFの産生源として重要であり皮膚 のバリア機能に必須の蛋白である。アトピー性皮膚炎は、
遺伝的要因として乾燥肌を有し環境中の多様な因子が絡ん で発症するが、フィラグリン遺伝子変異の有無がアトピー 性皮膚炎の発症因子の中で最も頻度の高い因子であると近 年報告されている1）。
皮膚における水分・アミノ酸・脂質など各成分ごとの測 定方法は、光工学による計測技術の進歩によって著しく発 展している。従来、テープストリッピングなどによる皮膚 剥離を行った後に蛋白量などを測定していたのに対し、共 焦点ラマン分光装置の出現によって角層内の深さ分布や 薬剤の皮膚への浸透性を非侵襲かつ無標識に高感度で詳細
な解析が可能となった2-4）。今回、皮膚の重要な機能であ る「バリア機能」と「水分保持機能」において中心的な役割を 担っているNMFに注目し、共焦点ラマン分光装置を用い て、角質層におけるNMF含有量と皮膚表面から内部にか けての分布について非侵襲かつ無標識に詳細な解析を行 った。加齢や気候による生理的な変化に加え、強い乾燥や かゆみをともなうアトピー性皮膚炎、難治性の掌蹠角化症、
慢性皮膚粘膜カンジダ症など何らかの皮膚免疫異常を呈す る状態、更には外用剤治療前後の比較などさまざまな皮膚 状態を対象とし、ヒト臨床検体と各モデルマウスを用いて NMFの機能解析・経皮水分蒸散量・pHなどの測定を通し て、バリア機能障害の成因に総合的に迫りたいと考えてい る。
2. 方 法
2. 1. 長期間ステロイド外用加療を継続したアトピー 性皮膚炎10 名の皮膚の菲薄化を確認
アトピー性皮膚炎の治療の第一選択は、かゆみや炎症を 速やかに抑制するためのステロイド外用剤である5）。症状 や病変部位に応じて各レベルのステロイド外用を使用し、
適宜タクロリムス軟膏や保湿剤への変更が望ましいとされ るが、長期間のステロイド外用によって生じる皮膚萎縮、
毛細血管拡張、潮紅、酒皶様皮膚炎、ステロイド紫斑、痤瘡、
多毛、感染症の増悪などについても日常診療においてしば しば経験する。今回、長期間ステロイド外用患者ならびに 健常人各10名の前腕皮膚厚について、超音波を用いて測定・
比較し皮膚萎縮について評価した。
大阪医科大学皮膚科
谷 崎 英 昭
コスメトロジー研究報告 Vol.25, 2017
2. 2. 長期間ステロイド外用を行った皮膚局所のpH や経皮水分蒸散量について解析
外用剤塗布時はチューブより薬剤を一定量（例えば 1FTU 量）出し、両手を用いることが多い。今回 30 年以 上両手を用いて外用を継続しているアトピー性皮膚炎患 者（39 歳男性）と右示指のみを用いて外用を十数年以上継 続しているアトピー性皮膚炎患者（35 歳男性）の指腹につ いて、pHや経皮水分蒸散量（transepidermal water loss：
TEWL）について解析を行った。pH は堀場製作所製ポー タブル pH メーターを用いて、TEWL は室温 23 度、湿 度 40-50 ％ に 保 た れ た 部 屋 に 入 室 後 VAPOSCAN AS- VT100RS（Asahi Biomed社製）を用いて測定した。
2. 3. 長期間ステロイド外用を行った皮膚局所の天然 保湿因子について解析
2. 2. と同患者を用い、River Diagnostics 社製ラマン分 光光度計 confocal Raman microspectroscopy を用いて天 然保湿因子とその関連分子について測定・解析を行った。
測定は、左右の指腹を用いて任意の 5 点について各点の角 質表層から 4 µm間隔で 160 µmまで測定し、解析はRiver Diagnostics社製ソフトウェアSkinToolsを使用した。
3. 結 果
3. 1. 長期間ステロイド外用加療を継続したアトピー 性皮膚炎10 名の皮膚の菲薄化を確認
測定部位については、いずれの患者も軽度乾燥と苔癬化 をともなっていたが、明らかな掻破痕などを認めない部 位で測定した。長期間ステロイド外用患者ならびに健常 人各 10 名の前腕皮膚厚について超音波像を示す（図 1 A）。
健常人（Healthy）では 1.22 ± 0.8 mmの皮膚厚であったの に対し、アトピー性皮膚炎患者（AD）の平均値は 0.83 ±
2.2 mmと有意差をもって低下していた（図 1 B）。
3. 2. 長期間ステロイド外用を行った皮膚局所のpH や経皮水分蒸散量について解析
はじめに、ステロイド外用を日常的に行っていない同年 代の健常者の左右の指腹の臨床像を示す（図 2 A）。両側に おいて、指紋がはっきりと認められ乾燥の所見なども認め られない。一方、30 年以上両手を用いて外用を継続して いるアトピー性皮膚炎患者（39 歳男性）においては、両側 の指紋が不明瞭となり、皮膚の乾燥による粗造が顕著に認 められた（図 2 B）。右示指のみを用いて外用を十数年以上 継続しているアトピー性皮膚炎患者（35 歳男性）において は、外用を継続していた右側の指紋が不明瞭であり、左側 と比較して皮膚の乾燥による粗造が顕著に認められた（図
2 C）。さらに、図 2 C患者におけるpHとTEWLにおいても、
右側でpHの低下とTEWLの増加を認め、いずれも皮膚バ リア障害の結果差が生じたと考えられた。
3. 3. 長期間ステロイド外用を行った皮膚局所の天然 保湿因子NMFについて解析
最後に、長期間のステロイド外用によって生じたと考え られた皮膚バリア障害 NMF について図 2 C 患者を中心に 評価を行った。天然保湿因子全体においては、外用を行っ ていなかった左側において表層から 30 µm にかけて増加 を認め、以後角層の深層にむかって低下する健常者（結果 は示さず）と同様のパターンを示したのに対し、外用を行 っていた右側では、角層の最外層から低下を示し表層か ら 104 µmにおいてほとんど測定限界値以下を示した（図 3 A）。その中でも天然保湿因子における主要構成成分で あるピロリドンカルボン酸（pyrrolidone carboxylic acid:
Pca）と尿素（urea）についても解析を行ったところ、天然 保湿因子全体の結果を裏付ける変化を伴っていたことが判 明した（図 3 B）。さらに水分保持量（water content）につい ても外用していた右側で優位に低下しており、角層直下の
図 1 長期間ステロイド外用加療を継続したアトピー性皮膚炎 10 名の皮膚の菲薄化を確認 （A, B）長期間ステロイド外用患者ならびに健常人各 10 名の前腕皮膚厚について、超音波を用いて 測定・比較した。
図 2 長期間ステロイド外用を行った皮膚局所の pH や経皮水分蒸散量について解析
左右の指腹の臨床像を示す（A：健常者、B：アトピー性皮膚炎患者。両手を用いて外用を継続。C：アトピー性皮膚炎患者。右手 のみを用いて外用を継続）。D：図 2 C 患者における pH と TEWL の手指の左右差を示す。
顆粒層を位置する部位からも角層厚の低下を示す結果であ った（図 3 C）。
4. 考 察
皮膚のバリア機能は、天然保湿因子の含有量、角層水分 量、経皮的角質水分蒸散量などで総合的に評価する必要が ある。また、皮膚における水分・アミノ酸・脂質など各成 分の測定は、光工学による計測技術の進歩によって著しく 発展している。従来、テープストリッピングなどによる 皮膚剥離を行った後に蛋白量などを測定していたのに対し、
共焦点ラマン分光装置の出現によって角層内の深さ分布や 薬剤の皮膚への浸透性を非侵襲かつ無標識に高感度で詳細 な解析が可能となった。特にヒト検体においては、症状に 苦しんでいる皮膚の状態そのままを短時間で測定できるこ とに加え、皮膚生検や皮膚剥離などの検体採取時の影響を ほぼ受けることなく評価できるように進歩してきている。
長期間のステロイド外用剤使用においては、皮膚の局所副
作用は皮膚萎縮をはじめとして毛細血管拡張、潮紅、酒皶 様皮膚炎、ステロイド紫斑、痤瘡、多毛、感染症の増悪な どが従来知られており、図 1 のとおり今回超音波検査を併 用することで再認識できた。さらに、比較的皮膚構造の厚 い手指を用いて同一個体内で長期間のステロイド外用剤使 用における評価を行えたことは貴重な機会であり、ステロ イド外用によって皮膚の菲薄と天然保湿因子が低下してい ることが判明したことは、生体の最外層の重要な役割の一 つである皮膚バリア障害がいかに低下し、感染症の増悪の 一因となっているかが示されていると考えている。アトピ ー性皮膚炎患者における皮膚免疫バランスは、フィラグリ ン蛋白の発現低下にともなって生じるpHの低下、続発す る皮膚バリア機能異常、付随して生じる Th2 よりにシフ トすると考えられる各種サイトカインなどのアレルギー反 応が複雑にからみあっている（図 4）6，7）。ステロイド外用 剤の使用は上記における炎症反応を抑制する効果的な治療 法であることは間違いないが、長期使用や誤った乱用によ
コスメトロジー研究報告 Vol.25, 2017
図 3 長期間ステロイド外用を行った皮膚局所の天然保湿因子について解析
（A-C） ラマン分光光度計を用いて図 2 C 患者における NMF、pyrrolidone carboxylic acid：Pca、
Urea、water content の左右差を示す。
って皮膚の菲薄と天然保湿因子が低下につながり、図 4 の サイクルをより悪化させる可能性があることが今回の研究 によってより鮮明になった。今回の研究で更に詳細な解明 を行うことによって新たな側面で迫れたのみならず、健常 皮膚をもつヒトの経時的な変化についても迫っていきたい と考えている。
（引用文献）
1） Osawa R, Konno S, Akiyama M, et al. Japanese- specific filaggrin gene mutations in Japanese patients suffering from atopic eczema and asthma: JID, 1 3 0, 2834-2836, 2010.
2） Tanizaki H, Nakashima C, Shimizuhira C et al.
Performance comparison of a novel intradermal injection system with the Mantoux technique: J Dermatol Sci., 79, 310-313, 2015.
3） Amano W, Nakajima S, Kunugi H, et al. The Janus kinase inhibitor JTE-052 improves skin barrier function through suppressing signal transducer and activator of transcription 3 signaling: J Allergy Clin Immunol., 136,
667-677, 2015.
4） Egawa M, Tagami H. Comparison of the depth profiles of water and water-binding substances in the stratum corneum determined in vivo by Raman spectroscopy between the cheek and volar forearm skin: effects of age, seasonal changes and artificial forced hydration: Br J Dermatol., 158, 251-260, 2008.
5） 古江増隆，佐伯秀久，古川福実，他６名：アトピー 性皮膚炎診療ガイドライン : 日皮会誌 , 119, 1515-1534, 2009
6） Demerjian M, Choi EH, Man MQ et al. Activators of PPARs and LXR decrease the adverse effects of exogenous glucocorticoids on the epidermis: Exp Dermatol., 18, 643-649, 2009.
7） Stojadinovic O, Lee B, Vouthounis C et al. Novel genomic effects of glucocorticoids in epidermal keratinocytes: inhibition of apoptosis, interferon-gamma pathway, and wound healing along with promotion of terminal differentiation: J Biol Chem., 282, 4021-4032, 2007.
図 4 アトピー性皮膚炎患者における皮膚免疫バランス
皮膚免疫応答を中心としたバリア機能異常、アレルギー性炎症、pH など のサイクル図を示す。
